《氮化镓 For Dummies》打卡专用帖（ Qorvo 读书系列活动）

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第二周任务：完成《氮化镓技术》的阅读（共22页）

第一步点击下载书籍第一部分《氮化镓技术》（共22页，包含氮化镓综述、介绍氮化镓场效应管、实际应用考虑因素、关于氮化镓技术的十个重要事实）

第二步阅读这本22页的小书，跟帖交流心得

第一周任务：完成《氮化镓应用》的阅读（共22页）

第一步点击下载书籍第一部分《氮化镓应用》（共22页，包含氮化镓的成本优势、微波电路中的氮化镓、氮化镓的十个成功关键）

第二步阅读这本22页的小书，跟帖交流心得

本书特邀读者&EEworld社区资深大侠maychang老师读过《氮化镓 For Dummies》后谈到：“ 现在人们使用的无线电波，越来越向高频率发展。作为应用工程师，如果是在做射频无线工作，就必须对新型晶体管有所了解，知道其长处和如何使用，以及注意事项。已经工业生产的既有高功率又有很好频率特性的晶体管，有砷化镓晶体管。现在又有了氮化镓晶体管，比砷化镓晶体管的功率特性和频率特性更强，而且也用氮化镓材料制成了滤波器。将来可能会出现氮化硼材料晶体管，不过目前看来还有很大困难，短时间内不大可能见到商品氮化硼晶体管。通过阅读《氮化镓 For Dummies》，可以更好地了解怎么把性能好的氮化镓晶体管用到自己的项目中去。”（此为maychang老师部分阅读摘要）

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个人的小总结

看了氮化镓的诸多优势，比砷化镓在各方面都有提升，那么问题来了，氮化镓会有什么缺点呢，功耗尺寸温度还有价格，那么这个的市场运用场景怎样？

看了这两篇文章，特别是微波放大集成电路因为氮化镓的特点能小到米粒那么大。真是厉害，以前学微波放大器做的放大器电路都是蛮大的。

看完之后，感觉氮化镓产品拥有既体积小，功率低等优点，重要的是在这些优点上还可以继续更新升级，非常看好它的前景

现在的半导体技术确实已经很厉害了，我感觉最终还是要看性价比，关键是成本，尤其是我们国家的这种情况，所以发展后续还有待观察……

氮化镓虽然造价比较高，但能节省其他一些硬件成本。应该有不错的前景

氮化镓和石墨烯一样，相比前一代传统材料的优点是巨大的，但是自面世至今，也没有看到成熟的产品面世，未免实在让人有些遗憾。为什么这个东西不能量产呢？个人不认为单单是成本问题

请问氮化镓的劣势在哪里？

熟悉射频的工程师都知道，现在各个芯片厂家，都在推GaN功放，一些开关和低噪放之类的产品竞争力没有功放的大，Qorvo的产品性能看着还不错，但是其他厂家的产品已经快商用了，或者正在商用，我没有见到q的产品在哪家在用，也可能我了解的比较片面，产品虽好，销售更重要

参加工作之后也有射频方面一些设计，因为读书时候并非射频专业，所以这里是自己相对薄弱的地方，这里也阅读了一下氮化镓的文档来学习一下。这里把自己的一些理解分享给大家，能力有限理解不够深入，有问题希望指正讨论！
目前在射频电路设计中，我的认识中主要有以下几点挑战：
1.射频功率的提高：简单来说，当天线、外部环境等一致时，射频功率的提高直接关系到射频信号的覆盖范围，例如我们的WiFi信号，发射功率一般按照dBm计算，增大发射功率就可以使得用户活得更好的信号，而优良的信号质量可以允许更高速率的模式下运行，也就是说“上网速度快”；
2.高集成度：目前的手机等集成度日益提高，而射频电路的电路尺寸也受到了很大限制，所以芯片的集成度日益提高，从分立的PA、LNA、Switch到集成FEM，厂商日益提出集成度更高的方案，单一器件完成多种功能也就是对集成电路设计提出了更高要求；
3.热设计：射频放大器的效率通常比较低，当发射功率提高时，则相应的热损耗也大大提升，同事考虑到高集成度的要求，热设计往往是射频设计关乎成败的重要环节，所以提高功率放大器等的效率以及做好热设计是非常关键的环节；
4.开发成本：目前对于研发工程师来说，在有限的时间内完成项目并降低成本是基本要求，项目尽快上线抢占市场成为一个重要的考虑点，所以对方案的易用性有了更高的要求。例如在射频电路设计中，通常的阻抗匹配设计是一个重点，而目前芯片供应商也在努力提高芯片的可用性，例如高集成度与端口本身的阻抗匹配设计等。

在阅读《氮化镓for dummies》中，氮化镓器件的优势在以上几点均有体现，具体如下：
1.成本优势：氮化镓的开发成本、购置成本、运行成本均有优势；
2.热设计优势：氮化镓器件可以提高器件的运行偏执电压，输出相同功率下等效降低了电流，电流的降低直接可以降低系统的功耗。当系统功率降低时，同样的热设计下允许系统具有更高的功率等级；或者说在相同的功率等级下，可以降低系统的热设计成本。热设计要求降低有助于降低系统的体积，可以向更高的功率密度发展，这是高集成度设计的重要推进！
3.多种方案中广泛应用：氮化镓在功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、开关（SW）等多种器件中均可以起到改良作用，可以对现有的系统提供一种完成的方案支持；
4.高频率：氮化硅器件的工作频率很高，应用场景更广泛。

坦白说在我日常的工作日通常并没有关注器件的半导体构成，而是主要关注了涉及性能的参数。这次阅读了关于氮化镓器件的介绍，感觉有很大收获，感谢Qorvo提供的文档！

氮化镓器件价位比硅器件有优势吗？常用的晶体管中怎么没见过氮化镓的？

氮化镓的成本优势：氮化镓的开发成本、购置成本、运行成本均有优势。虽然本身氮化镓的成本比其它传统材料高，但是由于使用了氮化镓材料，在其它方面降低了成本，整体来说是非常划算的。比如，降低了供电电流和功率损耗、减少了半导体的升温、提高效率减少尺寸，在能耗和热设计方面有很大优势。

在射频和微波功率放大器应用中氮化镓的使用。可以在特定频率下，提供了最高增益、功率和效率； 在特定信号强度等级下，提供了最高频率、增益和效率。放大器是今天氮化镓技术的主要应用。那么在什么时候应当使用氮
化镓？对于高功率放大器，一个简单的指导原则是：只要氮化镓能让高功率放大器的最关键方面⸺输出匹配网络发挥最大性能，就要使用氮化镓。输出匹配网络一旦不完美，就可直接降低高功率放大器的输出功率和效率⸺高功率放大器的两个关键要求。
在单片微波集成电路和射频集成电路在微波电路中提供了最高的功能性和最小尺寸。
宽带功率放大器应用中，使用氮化镓设计高功率放大器更简单、风险更低、性能更高。
氮化镓在低噪声放大器、高功率开关、倍频器、有线电视中也得到很好的应用。

氮化镓的十个成功关键：氮化镓用于高频率和高功率；利用产品使用上的灵活性；在下一级封装中引入热设计；通过系统设计，协调电路设计；考虑温度互适性；利用工作电压的灵活性；利用氮化镓的高功率密度和低寄生性；利用高增益和高功率，减少级数；利用氮化镓的高功率输出能力，满足大动态范围需求；利用热建模，评估设计可靠性。总得来说，就是为了满足功率和频率需求。

在网上查阅了一下国内氮化镓的情况，主要还是用于LED，微电子（微波功率和电力电子器件）主要还是停留在实验室阶段，不过现在国内已经有几个公司开始建立工艺线，近两年内肯定会出产品。华为在做氮化镓HEMT，和几个科研院所合作的，但是还没有成熟的产品出来.

通过研读这氮化镓的技术和应用两份资料，首先可以肯定的是，我看懂了90%，达到了文档作者通俗易懂的目的，不要笑话我没有完全看明白，我没有做过射频电路的相关工作，参与这个活动也是拓宽自己的视野和技术范畴。
实际在工作应用中，大家主要关注的是产品的成熟性、稳定性以及成本，文档对这些方面也都做了主题鲜明的说明，氮化镓是比较新的材料应用，是90年代开始使用，当然单器件成本会高，文档对此也做了说明，但是从方案整体器件数量以及热设计方面都有较好的成本优势，当然最主要的性能参数，几大电流，功率，带宽和高击穿电压，以及较好的热性能，都成为较好的优势。
在射频应用中，文档也提供了选型的方法以及注意事项，和产品型号。
通读过两篇文档也有一些疑问：
1、氮化镓的器件目前主要用在国防、航天、射频、移动基站等，什么时候会在其他行业应用，市场的未来能否占主导地位？
2、对热性能方面，氮化镓有较好的导热性，可适用于较高的工作环境，那对于低温环境使用，同其他材料一样么，或者更好么？
3、以后氮化镓的发展，能否在成本方面再降低？

以前不是很了解射频电路，通过本文主要了解了氮化镓与砷化镓的应用对比（特别是微波方面的应用）。通过对比可以看出，氮化镓与砷化镓对系统性能的提升可不是一点点，而是革命性的。今后氮化镓会完全取代砷化镓，系统的性能也会大幅提高，，这比挤牙膏强多了。
另外，氮化镓在模块电源方面的应用本文没有提及，这个也是一个很大的应用方向，可以把氮化镓芯片普及到各行各业、各种应用。量级比微波大很多。
希望有更多的厂家能够提供氮化镓芯片和解决方案。

在本书中，我们看到了氮化镓半导体、氮化镓场效应管，以及在部署氮化镓半导体时的一些实际考虑因素。氮化镓技术在性能上优于其他射频技术，这是因为在给定频率下，氮化镓可以同时提供最高的功率、增益和效率组合，还因为氮化镓可在较高工作电压下工作，并且降低系统电流。真是一种高含量的技术啊。

在我的印象里，有砷化镓制造晶体管，有硅制造出的晶体管，看来真是人才倍出。学无止境的。就是印刷术，中国有雕板印刷术，后来又有泥活字，然后有木活字，然后又有铅活字。到现在有胶板印刷，甚至，不用纸办公了。
氮化镓可以做得比砷化镓还小，功率还要大，真是好东东。那么，将来的产品更小更强悍。这篇文章只应用在射频，那么别的地方应用的将会更多。比如：X射线擦伤机，也可以采用体积小，且功率大的氮化镓。从而使仪器体积进一步缩小。
灰常感谢发现出氮化镓的人，有时社会的进步是各种科学，学科结合的结果。

氮化镓的主要应用是高功率放大器，这种目前市场上主要是应用的三款硅双极晶体管（Si Bipolar Transistor）功率放大器。砷化镓场效应晶体管（GaAs Field-Effect Transistor）功率放大器。砷化镓异结质双极晶体管（GaAs HeterojuncTIon Bipolar Transistor）功率放大器。简单了解一下这三款晶体管，
硅双极晶体管的优点是便宜和不需负偏压，但其缺点是大功率放大时单管增益及效率低，带宽窄，线性及反向隔离差，所以目前逐渐被效应晶体管功放所代替。
砷化镓场效应晶体管工作频率及效率高，线性及反向隔离性能都优于硅双极晶体管。其缺点是需要负偏置及偏置保护电路。
化镓异结质双极晶体管有砷化镓场效应晶体管一样好的性能同时它又克服了需要负偏置及偏置保护电路的缺点。但由于应用时长较短还没让人放心。

功率放大器最关键的要求就是输出匹配网络，输出匹配网络的的两个主要功能是在场效应管和系统阻抗之间进行阻抗匹配和将输出级晶体管使用的所有场效应管单元发出的信号合成。氮化镓工作电压高于砷化镓，因此降
低了高功率放大器的阻抗变换比，减低了上述两个阻抗。因此对功放的效率很有帮助。

结合这几点，氮化镓相对于其他晶体管还是很有优势的，期待这款产品。

虽然是做软件的，但是经常与电路 打交道，深入了解了一下芯片，氮化镓看起来确实是个好东西，不是稳定性及耐用性方面还有待实践验证

看了这第一篇。坦率地说，有点广告的嫌疑。谈了氮化镓的优势，其实主要的一点就是可以工作于较高的偏置电压。作为一个偏重于应用的实际工作者，期待以后的详细介绍。

光看介绍，性能参数很强，但有一点这文件是QORVO公司专版，且提到他在氮化镓方面拥有最大的工艺范围，哪么如果想用高性能的氮化镓芯片，现有选择是否只有这一家公司，对于能应用这种高性能射频芯片的公司来说，会不会面临国外对国内的禁运封锁？现在整个行业对氮化镓是一种怎样的态度？国内是否也有发展？这些都是问题。说不定到时候又有可能变成当初的等离子电视啊，背投电视一样的尴尬存在。性能先进，但迅速被淘汰。。。。。

作者开头部分略带幽默，作为一本科普读物定调
后面也没涉及很高深的技术，反反复复的将高功率和高频率优点从一变到十
举一返十
至少给人留下比较深刻的印象是没错

期待后续的章节

看了Qorvo公司的这本介绍GaN技术的手册，进一步加深了氮化镓技术在射频通信领域的应用优势。
用一句话总结氮化镓技术的优势，就是相比传统的基于硅和砷化镓的功率晶体管技术，其具有更高的工作频率和更大的输出功率，一言以蔽之就是功率密度增大了。由此带来的好处就是在相同条件下，使用氮化镓技术可以拥有更低的功率损耗、更小的芯片面积（及外围器件体积减小）、更低的热量、更高的温度特性、更低的寄生电容参数等优势。而这些优势也非常符合下一代功率器件的发展趋势，所以可以看到未来的功率器件必将是GaN的时代。虽然目前GaN器件的价格普遍较贵，但是各大IC厂商已经开始进入该领域，除了Qorvo外，NXP、TI和ADI这些模拟厂商都有相关IC产品推出，相信随着用量的增大，单价必将逐步降低最终取代传统功率晶体管。
GaN目前的一大潜在应用领域就是射频微波领域，其实就是被即将到来的5G时代所引领。5G所要求的高速率，大带宽特性的实现除了依靠之前的MIMO和OFDM技术外，还必须依靠毫米波技术，而如此高的频率下要想得到较大的功率和较低的损耗就必须依靠GaN技术了。
除了微波领域的应用，GaN还有一个潜在的应用领域就是无线充电，这个也是本人的研究领域，我最先了解到GaN技术其实就是源自这里。因为GaN器件拥有更高的功率密度，所以在MHZ以上频段选用GaN来做无线充电的PA是很合适的（比如用在6.8MHZ的Airfuel标准），从效率和功率上都有所提升，也是目前的一个研究热点。目前GaN公司（中文名好像叫宜普公司）有相应的IC和产品在不断推出，个人觉得蛮有潜力的一家公司。

个人觉得氮化镓产品的成本在接下来几年之间应该还是会高于现在的半导体成本，虽然它介绍了可以减小电路来节约成本（比如拥有更高的放大能力），但是其产业链还是相较不成熟。从我个人看氮化镓的最大优点应该在温度和功率方面。

现在无线充电的瓶颈氮化镓好像也解决不了吧？

你所谓的瓶颈是什么？距离吗？

氮化镓技术，国内的应用也已经展开了。某所和某所已经出成果了。这基础知识仍然很有价值。s下载学习了！学无止境！科学无止境！加油吧。

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个人的小总结

有一点，距离较远时自由空间传输损耗过大。还有高功率辐射对人体伤害。

看来你考虑的是远场传能，这个物理规律所限，GaN也无能为力。

氮化镓器件适合在高频率下工作的高功率应用，主要是针对射频电路部分，功率开关或者功率放大器，这东西已经听说过好久了，GaN的工艺较之前的半导体材料有些难度的，不知道Qorvo做得怎么样，还有就是不知道是不是已经大面积使用了哈

简明扼要，半小时看完，好东西，顶起

看了GaN的技术文章，技术已经成熟，问题是价格和厂家支持怎样，运用的是高端领域还是都有系列的产品

这篇文章主要从氮化镓的结构、材料方面进行了说明和介绍，让我们对于氮化镓的性能有了更深入的认知。
氮化镓的特性决定了其优越性和光明前景，其对砷化镓和硅器件的替代不可逆转。

俺是落后了，氮化镓新器件还没研究过，更谈不上应用了……

氮化镓的优势在功率，工作电压，导热性，失效率等方面相比于砷化镓有很大的优势

整篇文章似乎还没有“渐入佳境”，只是反复强调氮化镓具有高功率密度、适合射频应用等优点，当然也指出了一些缺点，例如栅极漏电流较大，晶格错位多等。期待实际的晶体管参数、特性、应用等。

其实半导体材料越普遍越好这是我最初的想法，当然可能稀有的功能上有不可替代的作用，所以我觉得将氮化镓与其他的材料进行对比才是关键，毕竟功能上基本上都能实现，最终还是要货比三家才是王道……

作者和译者的水平都比较高。开头部分的幽默不知道是原书作者所写还是译者的友情提示。每一个章节的介绍都是深入浅出，条理分明，将氮化镓的应用，性能优势作了详细介绍和横向对比，分别从各种性能参数指标和特点进行讲解，让读者耳目一新，迅速领悟。

希望与版主探讨一下，我对书中翻译的一个小异议。
如图所示，书中的纤锌矿是否应更正为铅锌矿。其实这个描述并不影响对书中内容的理解，只是提出我的一个看法。